關于鋼鐵制造流程智能化的認識
中國鋼研科技集團冶金自動化研究設計院 孫彥廣
鋼鐵業(yè)制造流程智能化是基于信息物理深度融合，通過橫向工序貫通、縱向管控協(xié)同，實現(xiàn)全流程動態(tài)有序、協(xié)同連續(xù)運行和多目標整體優(yōu)化。近年來，我們在殷瑞鈺院士冶金流程學指導下，開展了跨工序動態(tài)調度、能源生產協(xié)同優(yōu)化、全流程質量管控等鋼鐵制造流程智能化技術的研究和應用工作，在提高生產效率、降低能源成本、穩(wěn)定產品質量等方面為企業(yè)帶來了效益。結合我們的學習和實踐，談談對鋼鐵制造流程智能化的初步認識。
1.鋼鐵業(yè)制造流程智能化的意義
我國鋼鐵業(yè)進入高質量發(fā)展新階段，提出了規(guī)模化定制、提升產品品質、節(jié)能減排降碳等需求，跨工序全流程視角的智能化十分必要。
（1）鋼鐵生產由高溫狀態(tài)緊密關聯(lián)的煉鐵、煉鋼、軋鋼多工序組成，目前流程連續(xù)化程度不高，規(guī)?；ㄖ粕a模式實施難度大，需要制造流程智能化，實現(xiàn)一體化計劃調度，跨工序動態(tài)協(xié)同，全流程有序運行。
?。?）鋼鐵生產、能源耦合緊密，二次能源占比高，節(jié)能降碳壓力大，需要制造流程智能優(yōu)化，實現(xiàn)物質流、能量流協(xié)同，能量實時平衡、高效轉化。
?。?）鋼材生產相變—形變復雜，成分—結構—性能強關聯(lián)，上道工序質量影響下道產品質量，需要制造流程智能化，實現(xiàn)各工序質量一貫制管控，全流程質量追溯優(yōu)化，提高產品實物質量。
2. 實施鋼鐵制造流程智能化的體會
?。?）重視鋼鐵制造物理流程的優(yōu)化。物質流網(wǎng)絡優(yōu)化、能量流網(wǎng)絡優(yōu)化是流程智能集成優(yōu)化的基礎。物質流網(wǎng)絡優(yōu)化包括工序之間界面優(yōu)化和全流程物流網(wǎng)絡優(yōu)化等，能量流網(wǎng)絡優(yōu)化包括余熱余能高效轉化路徑、能源管網(wǎng)緩沖能力優(yōu)化、減少能流網(wǎng)絡損耗等。在鋼鐵制造物理流程優(yōu)化基礎上開展智能化可取得事半功倍的效果。
?。?）重視管控流程的梳理和閉環(huán)。智能化是全局優(yōu)化，不僅關注單一業(yè)務水平提升，更要加強兩個或兩個以上的業(yè)務部門或功能活動之間的管理協(xié)同、集成與優(yōu)化，實現(xiàn)銷產轉化、生產計劃、動態(tài)調度和過程控制縱向協(xié)同，質量PDCA全面管理，能源生產、使用、轉化、緩沖閉環(huán)優(yōu)化。
（3）重視機理知識、調控規(guī)則的數(shù)字化應用。機理知識的理解和應用可以透過看視隨機變化的數(shù)據(jù)表象，領會、挖掘鋼鐵流程內在的因果關聯(lián)和機理特征，提高預測模型的精度和自適應性；調控規(guī)則的理解和應用，有助于確定邏輯一致性的多目標優(yōu)化協(xié)同變量，可大大縮小決策控制問題的優(yōu)化求解空間，得到有明確物理指導意義的決策控制指令。
（4）重視人機融合、迭代優(yōu)化。流程集成優(yōu)化充滿了復雜性、不確定性，不是一兩個智能化優(yōu)化算法能夠解決。智能化不是取代人，而是突出了人的中心地位，人類智慧的潛能將得以極大釋放。通過將人的作用或認知模型引入到系統(tǒng)中，人和機器之間能夠相互理解，形成“人在回路”的混合增強智能，人機深度融合將使人的智慧與機器的智能相互啟發(fā)性地增長，迭代優(yōu)化。
（5）重視信息技術的正確認識和合理選擇。工業(yè)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術等信息技術的快速發(fā)展，為智能化提供了各種信息處理手段，但這些技術不是萬能的，人工智能自身60年風風雨雨的發(fā)展歷程說明了這一點。我贊同寶武集團杜斌首席的“機理>小數(shù)據(jù)>大數(shù)據(jù)”的觀點，需要理性認識其局限和優(yōu)勢，針對不同業(yè)務的感知、認知、決策和控制不同環(huán)節(jié)，合理選擇或組合，服務于解決不同應用場景的難點技術問題。
?。?）重視流程智能化KPI導向和效益實現(xiàn)。實施流程智能化，需要確定針對不同的應用場景，制定合理的KPI指標，比如計劃調度的流程連續(xù)化程度、質量管控的過程控制能力、能源優(yōu)化的供需平衡度等，依此為導向，確定跨工序協(xié)同的決策控制變量，提出針對性的智能化方案，有助于提升企業(yè)精益管控能力，取得實實在在的效益。
目前，鋼鐵制造流程智能化的研究，國內與國外處于同一起跑線上，在國際上也沒有成功的案例可循，以上觀點不一定正確，歡迎大家批評指正。我們希望在智能化技術層面，通過行業(yè)跨專業(yè)深度融合和聯(lián)合持續(xù)攻關，形成具有中國特色的鋼鐵制造流程智能化技術，留下中國人的技術痕跡。
